CN103320076A

CN103320076A - 一种异方导电热熔胶粘剂

Info

Publication number: CN103320076A
Application number: CN2013102634952A
Authority: CN
Inventors: 郝末兰
Original assignee: SUZHOU HOWBOND NEW MATERIALS CO Ltd
Current assignee: SUZHOU HOWBOND NEW MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2013-09-25

Abstract

本发明公开了一种异方导电热熔胶粘剂，由75-97%热熔胶和3-25%导电粒子组成，热熔胶选自软化点为90度以上的聚酯树脂、聚酰胺树脂或聚氨酯树脂，导电粒子为银、镍、金或白金球状或无规微粒或聚丙烯酸酯单分散微球上镀银、镍、金或白金，本发明的异方导电热熔胶粘剂完全不含有机溶剂，采用价格低廉的热熔点胶方式进行涂布，在常温下或低温下进行加压接着，工艺简单，成本低，适合于各种形态的显示器连接方式如COG（ChipOnGlass），COF（ChipOnFilm），FOG（FilmOnGlass），FOB（FilmOnBoard）。特别适合于不耐高温的材质之间的导电粘接。

Description

一种异方导电热熔胶粘剂

技术领域

本发明涉及一种导电胶粘剂，特别是可进行熔融涂布的一种异方导电性热熔胶粘剂，属于化工制备领域。

背景技术

所谓异方导电材料是指同时具有粘接，导电和绝缘三个功能的连接材料。ACF（Anisotropic Conductive Film），ACA（AnisotropicConductive Adhesive）或ACP（Anisotropic Conductive Paste）都是具有异方导电性的材料，是通过加热加压实现膜厚方向（也就是纵方向或叫Z轴方向）导电而面方向或横方向（X轴Y轴方向）是绝缘的。异方导电材料主要用于液晶显示器LCD（Liquid Crystal Display），等离子显示器PDP（Plasma Display Panel），发光二极管OLED（Organic Light Emitting Diode）等平面显示器FPD（FlatPanel Display）的导电粘接。

ACF是带有离型支撑体（PET）的厚度为10-50μm的膜状物，膜中均匀分散有直径为数μm大的镀金塑料微球或镍导电粒子，做成1-3mm宽50-200m长的胶带状卷在一起。电极不同需要选用不同的导电粒子，例如与ITO（Indium Tin Oxide）导电玻璃的粘接用途一般采用单分散塑料微球上面镀镍再镀金的导电粒子。而与PWB（Printed Wiring Board）的粘接则采用镍粉做导电粒子。另外根据电极间距精度不同采用不同大小的导电微球。间距为50μm以下的要使用3μm，50-100μm间距的要使用4μm，100μm以上的要使用5μm导电微球。对于间距超过200μm的用途也可以使用更大的金球，比如30μm。ACF的胶粘剂（Binder）一般由热固性环氧树脂和潜伏性固化剂组成，需要加热加压时熔融流动并能急剧固化，同时还要求ACF在常温下有一定保存性。对于环氧树脂固化体系，加热速固化性和常温保存性是两个相反的因素。为保证具有一定的保存性，ACF的固化条件一般需要180-200℃*3MPa*10s，这样的条件对于ITO玻璃或耐高温型聚酰亚胺FPC（Flexible Printed Circuit）可以接受，但对于耐热只有120度的透明导电PET膜（ITO-PET）会导致材料变形破坏而失去作用。随着电子电器产品的短小轻薄化以及柔性显示器的推广普及，越来越多的使用ITO-PET膜，对于能够进行低温（120度以内）热压性的异方导电材料的要求也越来越强烈。

相对ACF大多都是热固性体系来说，ACA一般都是由热塑性树脂，溶剂和单分散导电微球组成。粘度为30-80Pas，在使用过程中需要进行丝网印刷，将溶剂烘干之后再进行热压接着。虽然成本远低于ACF，能够在比较低的温度下热压（140-160℃*3MPa*10s），但工艺流程复杂，而且ACA中含有60%以上的溶剂，在烘干过程中大量溶剂排放到大气中造成了环境污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种可低温或常温加压接着的异方导电热熔胶粘剂。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种异方导电热熔胶粘剂，以重量百分比计，包括75-97%热熔胶和3-25%导电粒子。

本发明所述的热熔胶为乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚烯烃树脂、热塑弹性体(SBS、SIS、SEBS)、聚丙烯酸酯树脂或聚氨酯树脂等。

优选软化点为90度尤其是100度以上的聚酯树脂、聚酰胺树脂和聚氨酯树脂型热熔胶。根据用途要求可以单独使用或采用其组合。

本发明所述的导电粒子为银、镍、金或白金等均一的球状或无规微粒，或聚丙烯酸酯单分散微球上镀银、镍、金或白金而成的微球。

具体的，优选日本化学工业的单分散镀金微球H系列、TN系列、STN系列或GNR系列以及积水化学的MICROPEARL AU系列、AUL系列或AUH系列。

与现有技术相比，本发明所述的异方导电热熔胶完全不含有机溶剂，采用价格低廉的热熔点胶方式进行涂布，之后在常温下或低温下进行加压接着，工艺简单，成本低，适合于各种形态的显示器连接方式如COG（Chip On Glass），COF（Chip On Film），FOG（Film OnGlass），FOB（Film On Board）。因为是在常温下或低温下加压接着，特别适合不耐高温的材质之间的导电粘接。

附图说明

附图为本发明回路电阻测试简图。

具体实施方式

聚酯树脂、聚酰胺树脂和聚氨酯树脂都是具有良好的粘接强度和耐高温高湿性的热熔胶，对PET和ITO玻璃具有良好的附着力和粘接强度，是本发明的优选热熔胶。

聚酯树脂是由二元酸与二元醇缩聚而成的。常用的二元酸有对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、丁二酸、壬二酸、癸二酸等。常用的二元醇有乙二醇、丙二醇、1,4丁二醇、1,5戊二醇、1,6己二醇等。按用户需要选用各种二元酸与二元醇通过缩聚制成热塑性聚酯。若使用的都是直链结构的二元醇和二元酸，产生的就是只含直链结构的聚酯树脂，若使用的多元酸中含苯环（例：苯酐、对苯二甲酸、偏苯三酸酐等）产生的就是含有苯环结构的聚酯树脂，苯环的刚性特征赋予树脂以硬度，而苯环的稳定的结构特征赋予树脂以耐化学性。此类热熔胶的特征是：被粘接材料范围广及粘接性较好、热稳定性也较好(耐热、耐寒及耐冷热交变时保持粘接性不变)，耐药品性及电气特性均优，并且不产生公害等。市场上常见的聚酯树脂有日本合成化学工业的POLYESTER、旭化成工业的HADDEC、东丽的CHEMITT、东亚合成化学工业的ALLONMELT、东洋纺织的VYLON树脂等。优选软化点100度以上的聚酯热熔胶，例如东洋纺织的VYLON 30P、GM-400、GM460、GM480、GM900、GM990、GK-390、RV-240或RV-670；上海天洋热熔胶的PES-3110、PES-3112、PES-3115、PES-3122、PES-3130、PES-3140、PES-3185。

聚酰胺树脂一般由二元酸与二元胺缩聚而成，通常以尼龙为代表。在热熔胶中作为主成分的聚酰胺实际使用的二元酸为己二酸、壬二酸、癸二酸等，它们还起调节热熔胶的软化点与结晶性的作用。二元胺为乙二胺、己二胺、苯二甲撑二胺、4.4’二氨基－二环己胺、p,p′甲撑二元胺、烷醇胺等。常用的聚酰胺有尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙610等等。尼龙具有机械强度高、熔点高、结晶性高、粘接强度高、耐溶剂性好等特点。优选软化点100度以上的聚酰胺树脂，例如东亚合成工业的GANIBOND S-100、S-160、S-200、PLATAMIDE H105、H005、H104；上海远智热熔胶的H1001G；上海天洋热熔胶的PA-6120、PA-6200、PA-6300、PA-6106、PA-7200、PA-7300、PA-9801。

聚氨酯是以聚酯多元醇或聚醚多元醇为软段，二异氰酸酯或扩链剂为硬段，采用预聚体法制备。聚氨酯最突出的特点是耐磨性优异、硬度大、强度高、弹性好、耐低温。结晶速度快的聚氨酯预聚体制备的热熔胶具有较好的初粘强度和较短的冷固时间。高结晶度聚氨酯一般是由结晶性的聚酯二醇与异氰酸酯反应合成的。这类预聚物制备的聚氨酯热熔胶一般结晶性高，粘度低，初粘性能好。熔化涂胶后，利用预聚物中聚酯软段的快速结晶而提高聚氨酯热熔胶的初粘强度。但过高的结晶性也往往使得体系的柔韧性下降。优选软化点100度以上的聚氨酯树脂，例如市场上常见的Henkel公司的Macroplast QR5210、QR4663；Bostik公司的Supergrip 2000；3M公司的JetWeld；Riechhold的Ever-Lock；Franklin公司的ReactTITE和HiPURformer；罗门哈斯公司的Mor-Melt等等；上海远智热熔胶U1101P、U1105G等等。

软化点（Softening Point）是表征热熔胶耐热性和点胶难易程度的基本参数。国标GB/T 15332-94给出了环球法测定热熔胶软化点的方法，其原理是把一定质量的钢球置于填满试样的金属环上，在规定的升温条件下钢球进入试样，从一定的高度下落，当钢球触及底层金属挡板时的温度视为软化点。

电子电气用途的胶粘剂一般要经受85度85%RH湿度的环境实验，也就是所谓双85实验。因此，本发明所用的热熔胶需要软化点在90度以上尤其是100度以上，以确保经受双85环境老化实验之后粘接强度、导电性等特性不发生很多改变。

本发明所述的导电粒子为银、镍、金或白金等均一的球状或无规微粒，或聚丙烯酸酯单分散微球上镀银、镍、金或白金而成的微球。镍具有良好的导电性，价格便宜，但长期高温高湿环境下会被氧化，导致电阻升高，仅适于要求不高的用途。银的导电性好，化学稳定性远高于镍，是用途最广研究最多的导电金属。根据制备方法不同可以得到球形，树枝状，线状，蝌蚪状，片状，无定形等形态多种多样的导电粒子。金球具有最好的导电性以及化学稳定性，是本发明的最佳选择。考虑到金球的成本非常高，一般是在单分散聚丙烯酸酯微球上电镀一层镍，然后在镍上面电镀一层金。具体的，优选日本化学工业的单分散镀金微球H系列、TN系列、STN系列或GNR系列以及积水化学的MICROPEARL AU系列、AUL系列或AUH系列。微球的粒子直径为3～30μm。

本发明的热熔胶不限于上面所述的聚酯树脂、聚酰胺树脂和聚氨酯树脂，导电粒子也不限于镀金微球。

回路电阻测试方法：

接触电阻的测试方法附图所示。将异方导电热熔胶在加热枪中加热至150度点胶涂布在导电玻璃上，FPC贴合之后进行常温加压（压头尺寸为5*50mm），0.3MPa*10s，放置24h之后测试每根铜线的回路电阻（单位Ω）。

体积电阻测试方法：

采用Agilent 4339B高阻仪对加压后的异方导电热熔胶进行测试，测试环境为25℃45-65%RH。

剥离强度测试方法：

两片厚度为180μm的PET薄膜（长100mm宽25mm）一端涂布异方导电热熔胶，常温下加压贴合（压头尺寸为5*50mm），0.3MPa*10s，放置24h之后测试180°剥离强度，记录其最大值（单位N/m），拉伸速度为50mm/min。另外同样制备3组试验片进行42天的85℃85%RH环境老化试验。考察环境试验对剥离强度的影响。

【实施例-1】聚酯树脂选用东洋纺织的VYLON GM-460，添加量95g，导电粒子选用积水化学的5μm镀金单分散微球MICROPEARL AU，添加量5g，在行星搅拌机中加热至200度熔融，真空搅拌混合均匀，充填至金属铝管（Aluminum Cartridge）或不锈钢管（Stainless Steel Syringe）。

【实施例-2】-【实施例-14】配方见表1-2，制备工艺相同。

【比较例-1】-【比较例-7】配方见表3，制备工艺相同。

各实施例和比较例测试结果见表1-3。

通过实施例1至实施例4比较可以发现，随着导电金球从5%增加到25%，回路电阻大大下降，同时体积电阻下降一个数量级接近客户要求的下限值10⁸Ω，180°剥离强度虽然也有下降但还是足够满足客户需求，因为在本用途中剥离强度大于800N/m时就能基本满足客户需求。实施例1-8使用了软化点100度以上的聚酯树脂，均能得到回路电阻较低，剥离强度很高的异方导电热熔胶。实施例9-12使用了软化点100度以上的聚酰胺树脂，也能得到回路电阻较低，剥离强度很高的异方导电热熔胶。实施例13-14使用了软化点为100度的聚氨酯树脂，也能得到回路电阻较低，剥离强度较好的异方导电热熔胶。

比较例1中的导电金球添加量为2%，相比实施例1回路电阻增加了5倍以上，已经远远超出了客户所需要的上限值25Ω。比较例2和3含有40%的金球，回路电阻大幅度下降，但同时体积电阻也大幅度下降，绝缘性变坏远远超出了客户要求的体积电阻下限值10⁸Ω，使用过程中很容易导致线路间短路。比较例5-7使用了软化点为75度和81度的聚氨酯树脂和聚酰胺树脂，虽然初期的剥离强度能满足需求，但经过42天的85℃85%RH环境老化试验之后剥离强度大幅下降，失去了实用价值。

Claims

1.一种异方导电热熔胶粘剂，其特征在于以重量百分比计，包括75-97%热熔胶和3-25%导电粒子。

2.根据权利要求1所述的异方导电热熔胶粘剂，其特征在于所述的热熔胶选自软化点为90度以上的聚酯树脂、聚酰胺树脂或聚氨酯树脂中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的异方导电热熔胶粘剂，其特征在于所述的热熔胶选自软化点为100度以上的聚酯树脂、聚酰胺树脂或聚氨酯树脂中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的异方导电热熔胶粘剂，其特征在于所述的导电粒子为银、镍、金或白金球状或无规微粒。

5.根据权利要求1所述的异方导电热熔胶粘剂，其特征在于所述的导电粒子为聚丙烯酸酯单分散微球上镀银、镍、金或白金。